Влагоустойчивый топливный брикет и способ его получения

Изобретение относится к технологии твердого формованного топлива и может быть использовано в металлургии, коммунально-бытовом хозяйстве и различных отраслях промышленности. Топливный брикет на основе коксовой, антрацитовой мелочи и связующего - мелассы содержит дополнительно термоантрацит при соотношении компонентов в мас.%: 20-25 антрацита, 25-30 термоантрацита, 5-16 мелассы, остальное - коксовая мелочь. Компоненты дозируют, смешивают, брикетируют и сушат. Брикетирование ведут с двухсторонним сжатием брикета под давлением 35-50 МПа в течение 5-8 сек. Брикет сырец может сушиться в сушилке при температуре 380°С в течение 90 минут. Технический результат - повышение влаго- и термоустойчивости брикета при упрощении способа его получения. Кроме того, технический результат - получение брикета, который можно использовать в вагранках при выплавке чугуна. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к технологии твердого формованного топлива и может быть использовано в металлургии, коммунально-бытовом хозяйстве и различных отраслях промышленности.

Известен топливный брикет и способ его получения, содержащий коксовую мелочь и связующее - мелассу, которые измельчают, дозируют, смешивают и брикетируют (патент РФ №2147029, C10L 5/12, 5/14, 5/16, 5/40 от 05.04.1999, опубл. 27.03.2000).

Недостатком данного брикета является его слабая влаго- и термоустойчивость, низкая теплотворная способность (менее 7000 ккал), что препятствует использованию его в вагранках при плавке чугуна. Кроме того, недостатком способа является длительная сушка брикетов и низкая производительность процесса брикетирования.

Наиболее близким по технической сущности является влагоустойчивый топливный брикет и способ его получения, содержащий каменноугольную и антрацитовую мелочь и связующее - мелассу, которые дозируют, смешивают и брикетируют (патент РФ №2149889, C10L 5/16 от 13.06.1999 опубл. 27.05.2000 - прототип).

Полученные брикеты отличаются достаточно высокой влаго- и термоустойчивостью, обладают высокой теплотворной способностью, но влагоустойчивость и особенно термоустойчивость брикета недостаточна при использовании его в вагранках при выплавке чугуна. Кроме того, при производстве брикета высоки затраты энергии на смешивание и нагрев связующих.

Задачей изобретения является повышение влаго- и термоустойчивости брикета при упрощении способа получения его. Кроме того, задачей изобретения является получение брикета, который можно использовать в вагранках при выплавке чугуна.

Поставленная задача решается влагоустойчивым брикетом на основе коксовой и антрацитовой мелочи и связующего - мелассы, по изобретению он дополнительно содержит термоантрацит при соотношении компонентов в массовых %: 20-25 антрацита, 25-30 термоантрацита, 5-16 мелассы, остальное - коксовая мелочь.

Поставленная задача решается способом получения влагоустойчивого топливного брикета, включающим дозирование, смешивание твердого топлива и связующего, брикетирование, по изобретению брикетирование ведут с двухсторонним сжатием брикета под давлением 35-50 МПа в течение 5-8 сек. По пункту 2 изобретения сушку брикета осуществляют при температуре 380°С в течение 90 минут.

Введение термоантрацита в состав брикета значительно повышает пластичность смеси, что положительно влияет на процесс брикетирования. Кроме того, введение термоантрацита увеличивает влаго- и термоустойчивость брикетов и значительно увеличивает их теплотворную способность. Это особенно важно при применении брикетов в вагранках при выплавке чугуна.

Термоантрацит - это термообработанный антрацит при температуре 800-2500°С. В термоантраците более 80% углерода.

Анализ предложенного решения с прототипом позволил выделить признаки, отличающие предложенное решение от прототипа, что соответствует критерию «новизна».

Сравнительный анализ предложенного решения с известными не выявил признаков, совпадающих с отличительными признаками предложенного решения, что соответствует критерию «изобретательский уровень».

Экспериментально установлено, что снижение термоантрацита менее 25 мас.% или исключение его из смеси углесодержащих материалов резко снижает прочность брикета, ухудшается влаго- и термоустойчивость его (таблица 1).

Увеличение количества термоантрацита более 30 мас.% нецелесообразно, так как увеличение количества термоантрацита более указанного значения не улучшает качество брикета, кроме увеличения теплотворной способности. А суммарное увеличение антрацита и термоантрацита более 50 мас.% резко снижает прочность и термоустойчивость брикетов. Уменьшение связующего в брикете менее 5 мас% резко снижает прочность брикета, ухудшает влаго- и термоустойчивость его. Снижение давления прессования менее 35 МПа резко ухудшает прочность брикета. Увеличение давления прессования более 50 МПа не улучшает качество брикетов, но значительно увеличивает энергозатраты.

Уменьшение времени прессования менее 5 сек приводит к ухудшению плотности и прочности брикета, что значительно снижает влаго- и термоустойчивость его.

Примеры применения состава влагоустойчивого топливного брикета и способа его получения.

Пример 1. Брали отсев антрацита с величиной частиц от 100 мкм до 13 мм - 20 кг, термоантрацитовой мелочи с величиной частиц от 100 мкм до 8 мм - 25 кг, коксовой мелочи с величиной частиц от 100 мкм до 16 мм - 50 кг. Углесодержащие материалы подавали лотковым питателем-дозатором (питатели-дозаторы могут быть различной конструкции) в лопастной смеситель (смесители могут быть различной конструкции). В лопастном смесителе смесь компонентов перемешивали в течение 3 мин. В перемешанную смесь насосом-дозатором (конструкция дозаторов может быть различной) подавали 5 кг мелассы. Полученную смесь перемешивали в течение 3 мин и подавали на пресс СМК 519, где под давлением 35 МПа при двухстороннем сжатии формировался брикет в течение 5 сек. Далее брикет сырец направлялся в тоннельную печь (конструкция печи может быть различной), где при температуре 380°С брикет выдерживался в течение 90 минут. Получался брикет с удовлетворительной прочностью и влаго-, термоустойчивостью, с высокой теплотворной способностью (7867 ккал) (таблица 1), годный для применения в вагранках для плавки чугуна.

Пример 2. Состав тот же, способ получения тот же, но в составе смеси углесодержащих материалов отсутствует антрацит, получается брикет с низкой прочностью и удовлетворительной влаго- и термоустойчивостью, пригодный для применения в качестве печного топлива без длительного хранения.

Пример 3. Состав тот же, способ получения тот же, но исключен термоантрацит, а антрацит взят в количестве 25 кг. Получается брикет с низкой (плохой) прочностью, с низкой (плохой) влаго- и термоустойчивостью, пригодный для печного топлива без длительного хранения.

Пример 4. Брали антрацита 25 кг, термоантрацита - 30 кг, коксовой мелочи - 45 кг, мелассы - 5 кг. Способ получения тот же. Получали брикет с низкой прочностью, с удовлетворительной влаго- и термоустойчивостью, с высокой теплотворной способностью (7940 ккал), пригодный для применения в качестве ваграночного топлива без длительного хранения.

Пример 5, 6. Углесодержащие компоненты те же, что и в примерах 1, 2, но мелассы брали 16 кг, остальное - коксовая мелочь, давление при прессовании составляло 50 МПа, длительность прессования 8 сек. Получали брикеты с высокой (хорошей) прочностью, с высокой (хорошей) влаго- и термоустойчивостью, годные для длительного хранения и использования в качестве ваграночного топлива (таблица 1).

Пример 7. Углесодержащие компоненты те же, что и в примере 3, но связующего - мелассы брали 16 кг, давление прессования 50 МПа, длительность прессования 8 сек, получали брикет с удовлетворительной прочностью, но недостаточной (плохой) влаго- и термоустойчивостью, пригодный для применения в качестве печного топлива без длительного хранения.

Пример 8. Углесодержащие компоненты те же, что в примере 7, но термоантрацита брали 30 кг, мелассы - 16 кг, давление прессования 50 МПа, длительность 8 сек, получали брикет с удовлетворительной прочностью, с высокой (хорошей) влаго- и термоустойчивостью, с высокой теплотворной способностью (7940 ккал). Однако прочность с увеличением термоантрацита и антрацита более 50 кг (суммарно) резко уменьшается (таблица 1).

Таким образом, предложенный состав влагоустойчивого топливного брикета и способ его получения позволяют получить брикет с высокой влаго- и термоустойчивостью, упрощает способ получения его. Кроме того, предложенный состав и способ получения брикета обеспечивают получение топливного брикета, годного для использования его в вагранках при выплавке чугуна.

Сравнение свойств предложенного решения с прототипом (таблица 2) показывает, что влагопоглощение у предложенного решения на 7-20% ниже, чем у прототипа. Термоустойчивость на 1,05-0,3 кгс выше, чем у прототипа. При показателях механической прочности близкой прототипу.

Таблица 1
Прочность, влаго-, термоустойчивость и теплотворная способность брикетов в зависимости от состава смеси.
№ п/п	Содержание, %	Прочность брикета	Влаго- и термоустойчивость	Теплотворная способность, ккал
антрацит	термоантрацит	меласса	коксовая мелочь	сырца	после термообработки, МПа
1	20	25	5	остальное	удовлетв	9,5-10,0	удовлетв	7867
2	-	25	5	остальное	плохая	5,5-6,0	удовлетв	7250
3	25	-	5	остальное	плохая	4,0-4,5	плохая	7120
4	25	30	5	остальное	плохая	2,5-3,0	удовлетв	7940
5	20	25	16	остальное	хорошая	11,0-12,0	хорошая	7867
6	-	25	16	остальное	хорошая	10,0-10,5	хорошая	7250
7	25	-	16	остальное	удовлетв	9,5-10,0	плохая	7120
8	25	30	16	остальное	удовлетв	12,5-13,5	хорошая	7940

Таблица 2
Сравнение свойств заявленного топливного брикета с прототипом
Наименование показателя	Заявленный топливный брикет	Прототип
1. Водопоглощение	от 0,91 до 0,95	от 0,98 до 1,15
2. Термоустойчивость, кгс	от 3,95 до 4,1	от 2,9 до 3,8
3. Механическая прочность брикетов при испытании на сбрасывание, %	от 98,7 до 99,6	от 97,8 до 99,6
4. Механическая прочность на сжатие, МПа	от 10,0 до 13,5	от 10,0 до 12,7
5. Механическая прочность при испытании на истирание, %	от 99,1 до 99,6	от 98,7 до 99,6

1. Влагоустойчивый топливный брикет на основе коксовой и антрацитовой мелочи и связующего - мелассы, отличающийся тем, что он дополнительно содержит термоантрацит при соотношении компонентов, мас.%: антрацита 20-25, термоантрацита 25-30, мелассы 5-16, остальное коксовая мелочь.

2. Способ получения влагоустойчивого топливного брикета по п.1, включающий дозирование, смешивание коксовой и антрацитовой мелочи и связующего - мелассы, брикетирование и сушку, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят термоантрацит, а брикетирование ведут с двухсторонним сжатием брикета под давлением 35-50 МПа в течение 5-8 с.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что сушку брикета осуществляют при температуре 380°С в течение 90 мин.